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bdlhz618的博客

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个人简历 具有深厚的专业理论知识和丰富的实践经验,勤于思考,富于创新,在长期的工作实践中,始终注重研究和探索,通过多年的艰辛努力和实验,在技术革新与发明创造方面有所突破,研制成功《风力飞行器》(201110319692.2)。《调桨长的万向风车》(201210393482.2)。

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升力为什么能提高风车效率  

2010-12-04 09:18:31|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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升力为什么能提高风车效率

——四答ligo

引用ligo

1)“你说的优点那种用于气象观测的碗式阻力风车全都有,而且那种风车还有一个优点,就是受风时不漏气,所以转速更高。”

2)“本人觉得如果把你的叶片做成两边都封闭的,转速会更快,目前的两片叶子张开的造型,明显漏风,也就是高压部分面积小。另外,每层3个叶片明显太少了,风能利用率不足,每层应该至少4个叶片。还有,上下层之间如果错开安装,整个风车的运行平稳性会更好,振动会更小。”

 

以上的两段话,归纳起来就是围绕着一个问题——升力为什么能够提高风车的效率?为什么阻力型风车的效率一定比升力型的低?升力提高风车效率的原理是什么?

说一句实在的话,你帖中所提出来的这个问题,非常切中风力发电技术的要害!毫不夸张地说,这是很大,很有意义的研究课题,在我们国家不说是空白也是研究很少的(我国专门研究风电的机构有几个?)真希望能有更多的人来实验研究它!

我先解释一下为什么说你的两段话总结归纳起来就是上面的那个问题。

其实,不难理解,你说:用于气象观测的碗式风车是阻力风车,你觉得,如果把万向风车的交叉叶片做成两边都封闭的(目前的两片叶子张开的造型,明显漏风),那它与碗式(或者说杯式)的风速测量仪也就一样了。万向风车就是靠交叉叶片中间是开着的,风能够从其间通过,叶片才能像机翼一样产生升力,封闭了开口也就不能产生升力了。你认为杯式阻力型风车受风时不漏气,所以转速更高(或者说效率更高),这实际就是在问:升力为什么能够提高风车的效率?为什么认可漏风也要产生升力?

这个问题我也曾在原有的风电理论中找过答案,但没有找到。只找到了这样一段话:“阻力型的垂直轴风力机虽然简单可靠,安装维修方便,但其叶尖速比在0.5左右才能获得较高的功率输出,也就是说叶片速度较低,仅为风速的一半,若风轮直径较大时,转速会很低,再说阻力型的垂直轴风力机最大功率系数不超过15%,这就限制了阻力型风力机在大型风力机中的应用。目前大中型风电主要采用水平轴风力机,属升力型风力机,具有转速高、风的利用率较高的优点,其叶尖速比通常在4以上,转速高,最大功率系数可达50%”——这只是一些结论性的叙述,只是让我们知其然,却没有告诉我们所以然,没有说出道理是什么?

我则根据自己的思考和认识认为,升力型风车因为应用升力引入了正反馈,所以提高了效率(参见《万向风车中的正反馈》)。当然这只是我的认识,你尽可以查找一下其他资料,看看到底原理是什么?或者思考出你自己的独特的认识。有了原理上的认识,你就可以预测事物未来的发展变化和前途。

这里我插上一句,不能把对事物的认识,对自然界中的原理和定律的理解,看成是一件容易的事。我们都经过学生时代,想一想那时要理解一些老师教给的知识,是多么的不容易!牛顿一、二、三定律,热力学定律……等等,我们是怎样理解接受的?不是费了九牛二虎之力吗?我们即要受到头脑中思维定势的影响,又要受到理解能力和想象能力的制约,还要受到环境和条件的限制……等等。我举一个受到头脑中思维定势影响的例子,你一定深有体会:有没有到了一个新地方就转向的经历?人家说是东,你偏认为是西!这就是受到了原来思维定势的影响,使你几天都转不过方向来。

另外,认识世界,理解事实,有时还需要我们去反向思维,甚至还会受到我们性格的影响。如果一个人不能反向思维,性格上总是自以为是,那就糟糕了,那他永远认识不到事物的本质!再举一个例子,对于阻力型风车(无论是垂直轴还是水平轴),风车转的越快挡住的风越多,还是转的越慢挡住的风越多?一般人一定认为风车转的越快挡住的风越多,因为转得越快,叶片在截风面积内填充的越多、越快,挡住的风就越多。其实错了,与我们的认识正相反,风车转的越快挡住的风越少。试想,当风车转速与风速相同时,哪还有叶片去挡风呢?风将无阻耐通过(能量转换效率为零),这就是需要反向思维的例子。

所以,这里我要说的是,你一定要认识到:杯式风车是阻力型风车;而万向风车是阻力加升力型风车。这是事实,它不以我们认识到还是没认识到而改变!阻力型风车的效率(15%)低于升力型风车的效率(50%以上),这也是事实。

 

我们再试想一下,把万向风车的交叉叶片做成两边都封闭的,情况会怎样?

这样一来两片叶子张开的通道被堵死了,风流不过去了,被阻挡住的风就会产生阻力,风车一定转得比原来慢,而不会转速更高。

也许你会说,口说无凭,做个样机试试。其实,专利就是利用已有的知识、定理、定律等等可以预测结果的,并不需要样机。你预见不出来或者接受不了别人的预见,那就再试试看。如果实在不行也就算了,各自保留看法也就是了!

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